直接泵浦中紅外Dy∶PbGa2S4激光器研究進展

胡萍，劉曉萌，田穎，張圣梓，汪洪軍

（1.中國計量大學(xué)光學(xué)與電子科技學(xué)院，浙江 杭州 310016；2.中國計量科學(xué)研究院 熱工計量科學(xué)研究所，北京 100029）

1 引 言

3～5μm中紅外激光波長位于大氣傳輸窗口，在大氣環(huán)境中傳輸時其能量衰減較小。許多氣體分子的基頻特征吸收位于3～5μm中紅外波段，其識別需要發(fā)展緊湊的激光光源。這些中紅外激光光源在光電對抗、激光醫(yī)療、有害氣體探測等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用[1-7]。近年來，中紅外激光正在逐漸成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點[8]。

獲得3～5μm中紅外激光輸出的方式大致可以分為增益介質(zhì)型和非線性頻率轉(zhuǎn)換型兩種。增益介質(zhì)型主要包括量子級聯(lián)激光器、氣體激光器（泛頻CO激光器、DF激光器）、離子摻雜的固體或光纖激光器等；非線性頻率轉(zhuǎn)換型主要通過非線性頻率轉(zhuǎn)換（包括光參量振蕩、光參量放大、倍頻等）將其他波長轉(zhuǎn)化到中紅外波段。量子級聯(lián)激光器（QCL）體積很小、光束質(zhì)量極好，可以覆蓋3μm以上所有中紅外波長，是目前最有前景的緊湊 型 中 紅 外 激 光 器 之 一[9-10]。2019年，Zhou等[11]報道的QCL的8μm輸出已達到8.2 W。2020年，Dudelev等[12]研究了室溫下量子阱數(shù)對4.5～4.6μm QCL輸出功率的影響，在量子阱數(shù)為30時QCL雙面的激光峰值輸出功率達到10 W。中紅外氣體激光器輸出功率大且光束質(zhì)量高，有一定的波長調(diào)諧能力，CO氣體激光器已實現(xiàn)千瓦級平均功率的4.9～5.7μm激光輸出[13]。離子摻雜型光纖激光器體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、輸出光束質(zhì)量高、作用距離長[14]。目前，基于氟化物光纖輸出的最長連續(xù)光纖激光器波長為3.92μm[15]，硫系玻璃光纖輸出的最長連續(xù)波長達到了5.38μm[16]。非線性激光器結(jié)構(gòu)緊湊，輸出波長可調(diào)諧，轉(zhuǎn)化效率高，且晶體本身并不參與能量交換，因而沒有量子虧 損，產(chǎn) 熱 很 少[17]。2021年,劉 高 佑 等[18]采 用ZnGeP2作為非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換晶體，實現(xiàn)了平均功率為161 W、波長為3～5μm的中紅外激光輸出，斜率效率達到63.1%。目前，非線性激光器是我國裝備的主流高功率中紅外激光器，在航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

離子摻雜固體激光器主要的摻雜離子有兩大類。一類是使用過渡金屬離子，最主要的代表是摻鐵硒化鋅（Fe:ZnSe）激光器[19-20]。Fe2+在4～6μm范圍內(nèi)熒光帶寬寬且強，同時其增益帶寬也較寬，是獲得可調(diào)諧中紅外激光的良好材料。但問題是Fe2+的5T2能級壽命強烈依賴于溫度，并且在溫度超過100 K時迅速縮短，在室溫下僅300 ns[21]，這導(dǎo)致Fe∶ZnSe激光器基本只能在超低溫下工作。在室溫條件下目前合適的泵浦源僅限于HF激光器，而HF激光器本身體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴。而且Fe∶ZnSe激光器激光輸出性能受入射光斑面積的影響較大，入射光斑面積越大，F(xiàn)e∶ZnSe增益介質(zhì)吸收效率就越高；但增大入射光斑面積會降低晶體損傷閾值，使增益晶體更容易被泵浦光照射損傷；同時也會引起橫向寄生振蕩，非激光輸出方向的橫向寄生振蕩會消耗大量的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)，而反轉(zhuǎn)粒子數(shù)的無用消耗會導(dǎo)致激光輸出性能降低。目前的嘗試也都是基于增大入射光斑面積的同時不降低晶體損傷閾值、阻止橫向寄生振蕩。

另一類是使用稀土離子，最主要的代表是鏑摻雜硫鎵鉛（Dy∶PbGa2S4，Dy∶PGS）激光器[22]，可以在室溫下獲得所需的中紅外波段激光，且上能級壽命長，可以被常用的1.32μm的Nd∶YAG激光器和1.73μm的Er∶YLF激光器泵浦，是實現(xiàn)中紅外小型化便攜式激光輸出的優(yōu)良增益介質(zhì)。目前，在中紅外激光輸出方面，由于Dy∶PGS晶體的生長技術(shù)還不夠成熟，相關(guān)文章都集中在對其他中紅外晶體諸如Fe∶ZnSe的激光輸出特性研究上，尚未對Dy∶PGS晶體以及對應(yīng)激光器進行系統(tǒng)梳理并對其中的關(guān)鍵技術(shù)進行分析[19-22]。

本文主要介紹了直接泵浦Dy∶PGS晶體得到中紅外激光的發(fā)展過程和研究現(xiàn)狀，分析限制激光輸出性能的主要因素，提出未來直接泵浦的中紅外Dy∶PGS固體激光器的發(fā)展趨勢。

2 Dy∶PGS晶體的基本性質(zhì)

增益介質(zhì)Dy∶PGS的基質(zhì)為硫鎵鉛（PbGa2S4）晶體，簡寫為PGS，熔點約890℃，隨著厚度的增加，顏色從黃色變?yōu)辄S棕色[23]，不潮解[24]。屬于正交晶系（正雙軸晶體），空間群為Fddd[25-26]，具有明顯的（100）解理面，晶格參數(shù)a=2.073 nm，b=2.04 nm，c=1.224 nm[27-28]，最大折射率對應(yīng)平行于晶體b軸的偏振[29]。

Dy3+的光譜如圖1[30-32]所示。由于PGS晶體是雙軸晶體，所以摻雜Dy3+的PGS晶體能觀察到兩種不同的吸收光譜，如圖1（a）[30]，分別對應(yīng)于沿快軸（平行于c軸）和慢軸（垂直于c軸）的偏振光。1.32μm處的最強吸收峰對應(yīng)6H15/2→6H9/2+6F11/2躍遷，快軸對1.32μm的吸收接近慢軸的1.5倍。1.73μm處的吸收峰對應(yīng)6H15/2→6H11/2躍遷，在這個波段快慢軸的偏振吸收差異不明顯。最佳吸收峰位于1.32μm附近，其次就是1.73μm，目前主要使用的泵浦源是中心波長為1.32μm的Nd∶YAG激光器和1.73μm的Er∶YLF激光器。也有少數(shù)研究者嘗試過使用1.66μm的Er∶YAP激光器作為泵浦源，以及使用1.7μm的二極管激光器直接泵浦。溫度依賴吸收光譜（圖1（b）[31]）顯示，在溫度更低時吸收峰的強度增加并變窄，峰的位置無明顯變化。

圖1（c）為能級結(jié)構(gòu)圖，與4.3μm輻射對應(yīng)的是6H11/2→6H13/2躍遷，可以被1.32μm間接激發(fā)或1.73μm波長直接激發(fā)。在室溫下，因為激光上能級6H11/2壽命約為2 ms，而激光下能級6H13/2壽命約為6 ms，是上能級壽命的3倍，故4.3μm躍遷是自終止的。

盡管Dy3+對6H15/2→6H9/2+6F11/2（1.32μm）的躍遷有很強的吸收，但是由于6H9/2+6F11/2→6H11/2（5.4μm）能 級 的 分 支 比 僅1%（6H9/2量 子 效 率62%），所以泵浦6H9/2能級的效率不會太高。而6H9/2+6F11/2→6H13/2（2.4μm）的分支比約為12%，導(dǎo)致6H13/2能級粒子數(shù)不斷積累，大幅降低了6H11/2→6H13/2（4.3μm）躍遷的概率。為了提高激光效率，對6H11/2能 級 直 接 激 發(fā)。在6H15/2→6H11/2的 吸收 峰1.73μm處，盡 管 晶體對1.7μm光的 吸 收率僅為1.32μm的25%，但是所有被吸收的泵浦光都會被6H11/2能級吸收，所以使用1.73μm泵浦激光的輸出效率比1.32μm要高。而且由于空氣中CO2氣體在4.2μm存在吸收，導(dǎo)致Dy∶PGS晶體的熒光光譜（圖1（d）[32]）在峰值附近出現(xiàn)劇烈變形。

圖1 Dy∶PGS晶體的室溫偏振吸收光譜（a）[30]、溫度依賴吸收光譜（b）[31]、能級躍遷（c）和熒光光譜（使用3.5～6.0μm濾光片）（d）[32]。Fig.1 Room temperature polarized absorption spectra（a），temperature-dependent absorption spectra（b），energy level transition（c）and fluorescence spectrum（d）of Dy∶PGS crystal（using 3.5-6.0μm filter）.

3 Dy∶PGS單晶制備方法

截至目前，關(guān)于Dy∶PGS單晶生長的報道數(shù)量較少，最常使用的是垂直布里奇曼（Bridgman）法，極少數(shù)使用豎直梯度冷凝法，這兩種方法都是在晶體合成過程中直接摻雜Dy3+離子。但是，在Dy∶PGS激光器中用到的Dy∶PGS激光晶體基本都是使用布里奇曼法生長。

布里奇曼法生長Dy∶PGS單晶需要在高溫、高壓的條件下實施，分區(qū)進行溫度控制，制備條件較為復(fù)雜。目前存在的主要問題在于制備多晶時，硫在高溫下產(chǎn)生的蒸汽壓很高，會導(dǎo)致石英坩堝爆炸。且中間反應(yīng)過程中產(chǎn)生的二元硫熔點很高，包圍著熔融鉛，阻止了其與其他元素或金屬進一步反應(yīng)。高純度PbGa2S4多晶材料很難合成，進而影響到單晶的合成難度。

豎直梯度冷凝法是將合成的Dy∶PGS多晶裝入石英生長坩堝中，抽真空后封結(jié)。隨后把石英坩堝放到豎直梯度冷凝晶體生長爐中，在晶體熔點附近開始晶體生長。在這個過程中不需要對生長爐進行分區(qū)控溫，與布里奇曼法相比制備過程相對簡單，但生長出來的單晶會有一些微氣泡。

2015年，潘世烈等[33]通過高溫固態(tài)反應(yīng)得到了PGS單晶。2020年，吳海信等[34]在壓力輔助法合成高純度多晶材料的基礎(chǔ)上，采用布里奇曼法成功制備 了φ21 mm×50 mm的Dy∶PGS單 晶,在0.5～12.4μm波段內(nèi)具有良好的透光率。同年，方攀等[35]采用豎直梯度冷凝法成功制備了大尺寸、高品質(zhì)、摻雜濃度為0.7%的Dy∶PGS單晶，也是首次報道采用豎直梯度冷凝法成功生長的Dy∶PGS單晶，尺寸達到φ27 mm×100 mm，在3～5μm波段內(nèi)光學(xué)透過率大于60%，如圖2所示。

圖2 Dy∶PGS晶體透過光譜［35］Fig.2 Transmission spectrum of Dy∶PGS crystal［35］

4 Dy∶PGS激光器研究進展

目前，已經(jīng)有研究小組使用Dy∶PGS晶體作為增益介質(zhì)實現(xiàn)了中紅外激光輸出，連續(xù)輸出與脈沖輸出以及調(diào)諧輸出均有涉及。表1列舉了部分Dy∶PGS固體激光器的研究工作，并在后文中選取了其中有代表性的工作進行進一步闡述。

表1 中紅外Dy∶PGS激光器研究進展Tab.1 Research progress of mid-infrared Dy∶PGS lasers

雖 然 早 在1999年，Neumann等[25]就 開 始 了PGS晶體的紅外晶格振動研究，但Dy∶PGS激光器起步較晚。一直到2005年，Basiev等[32]才在沒有氮氣保護的條件下,通過使用1.32μm Nd∶YAG激光器泵浦Dy∶PGS晶體首次觀察到Dy3+∶6H11/2→6H13/2躍遷產(chǎn)生的4.33μm脈沖激光振蕩。

2011年，Sulc等[42-43]用1 318 nm的Nd∶YAG激光器泵浦Dy∶PGS晶體，在泵浦光占空比為50%、輸出鏡反射率95%時，最大脈沖輸出能量可達到0.37 mJ@4.3μm。使用不同反射率的輸出鏡，斜效率最大可達到3.8%[42]。同時，通過1.32μm泵浦使6H13/2→6H5/2能級雙光子吸收產(chǎn)生820 nm熒光，能夠有效緩解由于6H13/2能級的粒子數(shù)不斷積累而導(dǎo)致的自終止問題，在水冷條件下實現(xiàn)了4.31μm連續(xù)激光輸出，輸出功率達到8.9 mW，斜效率4.1%[43]。使用1.3μm激光器泵浦的典型實驗裝置如圖3所示[38]。

圖3 1 318 nm Nd∶YAG激光器泵浦Dy∶PGS晶體實驗裝置［38］Fig.3 Experimental setup of 1 318 nm Nd∶YAG laser pumping Dy∶PGS crystal

雖然Dy∶PGS晶體本身存在很多的激光能級躍遷，但在之前的研究中都只激發(fā)6H11/2→6H13/2能級，理論上不同能級的躍遷都是可以實現(xiàn)激光輸出的。2016年，Jelinkova等[50]使用1.32μm的Nd∶YAG脈沖激光器泵浦Dy∶PGS晶體，通過只給腔鏡鍍特定波長的反射膜，降低對其他可能的振蕩波長的反射率，實現(xiàn)了5.4μm以及2.4μm激光的單獨輸出。

在此期間，Jelinkova等[30,37]還使用1.32μm和1.66μm的激光器作為泵浦源，在同等條件下泵浦Dy∶PGS晶體，比較它們的輸出特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1.66μm的Er∶YAP脈沖激光器與1.32μm的Nd∶YAG脈沖激光器相比，出光閾值更低，斜效率更高[30,37]。使用1.66μm的Er∶YAP脈沖激光器在室溫下對Dy∶PGS晶體進行泵浦，通過改變輸出鏡的反射率和晶體的厚度，得到最大輸出能量為275μJ的4.3μm激光[41]。

1.32μm泵浦Dy∶PGS晶體的明顯缺點是，在沒有級聯(lián)激光的情況下，6H9/2+6F11/2→6H11/2躍遷會由于泵浦和振蕩波長之間存在相當(dāng)大的量子缺陷而發(fā)生額外的損耗，降低了整體振蕩效率。比較圖1（c）所示的能級躍遷，通過6H15/2→6H11/2能級的直接帶內(nèi)泵浦，可以降低量子缺陷。而上面用到的1.66μm激光處在6H15/2→6H11/2吸收帶的邊緣，導(dǎo)致晶體對該波長泵浦光的吸收極低，再加上高折射率導(dǎo)致的高菲涅耳損失（約20%），使得吸收泵浦能量的評估非常不可靠，影響激光效率的正確估計，而與該躍遷匹配的波長在1.73μm左右。直到2011年，使用1.73μm的Er∶YLF激 光 器 作為泵浦光對Dy∶PGS晶體進行泵浦的研究才首次被報道，得到最大輸出能量為7 mJ、斜效率為8%的4.3μm近高斯分布的穩(wěn)定脈沖[45]。

但是，對于中紅外激光而言，光束的傳輸也是一個比較 大的問題。2012年，Jelínková團 隊[46]針對這個問題，提出利用鍍有銀涂層和環(huán)烯烴聚合物（COP）作為介電涂層的熔石英空心波導(dǎo)（COP/Ag空心波導(dǎo)）的內(nèi)部反射引導(dǎo)中紅外光的傳播。通過透鏡將4.3μm中紅外光聚焦耦合進波導(dǎo)，輸入波導(dǎo)的中紅外光為1 mJ，通過103 cm長、內(nèi)徑為700μm的波導(dǎo)后，剩余的能量和強度分別為0.58 mJ和2 kW/cm2，傳輸效率高達58.0%，實驗裝置如圖4所示。

圖4 1.73μm Er∶YLF激光器泵浦Dy∶PGS晶體實驗裝置［46］Fig.4 Experimental setup of 1.73μm Er∶YLF laser pumping Dy∶PGS crystal

同年，該團隊[47]采用腔內(nèi)以布魯斯特角插入Lyot濾波片的方式，實現(xiàn)了4.28～4.34μm范圍內(nèi)的波長調(diào)諧，線寬60 nm。腔鏡在3.5～4.5μm波段范圍內(nèi)都存在很高的反射，而基于雙折射的Lyot濾波片的透射率與波長有關(guān)，對不同的振蕩波長的損耗也不同，從而使波長可調(diào)諧，如圖5所示。最大輸出能量達到2.6 mJ，對應(yīng)的斜效率為2.6%。這是首次使用Dy∶PGS晶體進行調(diào)諧輸出，為Dy∶PGS晶體的調(diào)諧輸出奠定了實驗基礎(chǔ)。為了獲得在閾值條件下4.0μm左右的最短振蕩波長，去除Lyot濾波片，腔鏡換成僅在3.0～4.0μm波段高反、在4.3μm反射率40%的反射鏡。得到的最短的振蕩波長出現(xiàn)在4.04μm左右，即諧振腔反射鏡最大反射率開始存在的波長。盡管腔鏡在4.3μm波段的反射率非常低，透過損耗很大，但是由于Dy∶PGS晶體的優(yōu)勢振蕩峰位于4.3μm，在與附近的其他波長的競爭中處于絕對優(yōu)勢位置，4.3μm最強熒光輻射仍然很快就建立了起來。

圖5 1.73μm Er∶YLF激光器泵浦Dy∶PGS晶體實驗裝置［47］Fig.5 Experimental setup of 1.73μm Er∶YLF laser pumping Dy∶PGS crystal

由于室溫下激光下能級6H13/2壽命是激光上能級6H11/2壽命的3倍，故4.3μm躍遷自終止的問題在使用1.7μm泵浦時也同樣存在，之前的研究也只能輸出脈沖激光。與之前使用1.3μm泵浦Dy∶PGS晶體、利用6H13/2→6H5/2能級的激發(fā)態(tài)吸收產(chǎn)生820 nm熒光從而得到4.3μm連續(xù)激光輸出的情況類似，在1.7μm直接帶內(nèi)泵浦的條件下，6H13/2→6H9/2能級躍遷產(chǎn)生1.3μm熒光，減少了6H13/2能級的粒子數(shù)，增加了6H9/2能級的粒子數(shù)，6H9/2能級的粒子又很快弛豫到6H11/2能級，使得6H11/2能級的粒子數(shù)增加，促進了6H11/2→6H13/2能級躍遷，從而有效控制了自終止現(xiàn)象發(fā)生。而且在1.7μm泵浦過程中，隨著泵浦功率的增加，熒光強度近似二次方增長，表明產(chǎn)生1.3μm熒光的非線性機制是雙光子激發(fā)態(tài)吸收，這也有利于在6H11/2→6H13/2躍遷中獲得真正的連續(xù)波輸出。

基于這一點，2013年，Jelínková等[48]使用1.7μm LD直接泵浦Dy∶PGS晶體得到4.3μm連續(xù)激光，最大輸出功率可達到67 mW，斜效率8%，光-光效率7%，相當(dāng)于脈沖模式下的9%，實驗裝置如圖6所示。在最大輸出功率下，在約3 min的運行期間，輸出功率沒有由于熱效應(yīng)出現(xiàn)而明顯下降，激光輸出非常穩(wěn)定。輸出光譜穩(wěn)定在4 317 nm，線寬為6 nm。

圖6 光纖耦合的1.7μm二極管激光器直接泵浦Dy∶PGS晶體實驗裝置［48］Fig.6 Experimental setup of fiber-coupled 1.7μm diode laser directly pumping Dy∶PGS crystal

2016年，他們再次采用腔內(nèi)以布魯斯特角插入Lyot濾波片的方式實現(xiàn)了4.3～4.7μm范圍內(nèi)的波長調(diào)諧，調(diào)諧范圍400 nm[51]，這是目前泵浦Dy∶PGS晶體得到的最大調(diào)諧范圍，接近使用1.3μm泵浦調(diào)諧范圍60 nm的7倍。

另外，由于Pb2+和Dy3+的離子半徑差異很大（8倍配位為0.129 nm和0.103 nm），在Dy3+摻雜濃度為1%時就已經(jīng)顯著降低了晶體的光學(xué)均勻性，損害了其激光性能的重現(xiàn)性。而Na+共摻雜可以減輕Pb2+和Dy3+之間離子半徑差異較大的影響，并有助于電荷補償。例如，Na+在八倍配位下的離子半徑為0.116 nm，Dy3+和Na+的離子半徑R（Dy3+）/R（Na+）=0.89，摻雜Na+可以使Dy3+能夠摻雜的濃度增加[40]，且提高晶體的光學(xué)均勻性。而且堿性金屬的共摻雜也會影響Dy3+離子的熒光和振蕩光譜，在共摻雜晶體中，熒光強度在4.6～4.8μm光譜范圍內(nèi)有明顯增加，與未摻雜的相比較振蕩光譜中增加了一條線[30,47]。

2008年，Basiev等[36]率先嘗試使用Na+共摻雜的Dy∶PGS晶體作為增益介質(zhì)，用1 318 nm的Nd∶YAG激光器抽運，在斜效率僅1%的情況下，獲得4.33μm和4.7μm激光級聯(lián)輸出。同年，該團隊[29]使用1 318 nm脈沖激光器泵浦Na+共摻雜的Dy∶PGS晶體，得到最大輸出功率0.8 mJ的4.33μm激光輸出。

2009年，Doroshenko團 隊[30]使用K+共摻雜的Dy∶PGS晶體作為增益介質(zhì)，在1 318 nm脈沖激光器泵浦下，中紅外激光輸出斜效率為1%。而且在K+共摻雜的Dy∶PGS晶體中，由于熒光強度在4.6～4.8μm光譜范圍內(nèi)增加，導(dǎo)致振蕩光譜與沒有共摻雜的相比增加了一條振蕩線，增加的振蕩波長為4.62μm。

2010年，該團隊[39-40]再次使用Na+共摻雜的Dy∶PGS晶體作為增益介質(zhì)，得到4.3，4.5，4.6μm以及5.2，5.3，5.4μm級聯(lián)激光輸出。6H11/2激光上能級主要通過6H9/2能級的無輻射躍遷填充，從6H9/2到6H11/2能級的輻射躍遷比例只有12%。在4.2～4.7μm范圍內(nèi)，Dy3+離子的振蕩光譜對應(yīng)于級聯(lián)躍遷的第二步6H11/2→6H13/2，而5.2～5.5μm的振蕩對應(yīng)于第一步6H9/2→6H11/2的躍遷，通過6H9/2→6H11/2躍遷得到的5μm激光大大加速了6H11/2能級的填充速度，使4μm激光輸出的強度增大。在該過程中用到的泵浦源為輸出波長1.318μm的閃光燈泵浦Nd∶YAG激光器，采用V形腔雙增益介質(zhì)的方案，單獨控制2塊Nd∶YAG晶體。在一塊Nd∶YAG晶體的脈寬為1 ms、另一塊的脈寬為1.5 ms時，輸出脈沖能量最高，達7.5 mJ，斜效率2%，Dy∶PGS晶體在最大泵浦功率下運行幾分鐘后熱損壞[39]。在脈寬為1.5 ms時，得到最高激光輸出脈沖能量15 mJ，斜效率4%，考慮到吸收和輸出光子能量之間的差異，激光過程的量子效應(yīng)為6%[40]。這是截至目前泵浦Dy∶PGS晶體得到的4.3μm脈沖激光輸出的最高能量指標。

5 結(jié)論與展望

中紅外Dy∶PGS激光器具有發(fā)射譜線多、可調(diào)諧范圍大、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，在中紅外波段具有很大的發(fā)展?jié)摿?。目前限制其發(fā)展的主要問題在于：（1）受到晶體本身晶粒尺寸以及固有缺陷的影響，稀土離子摻雜濃度不高，一般都在0.7%。而且目前晶體制備的成功率不高，尤其是大尺寸單晶的制備更是困難重重，光學(xué)均勻性也有待提高。（2）晶體有明顯的（100）解理面，不利于加工。且晶體對泵浦光的吸收率不高，一般在50%～60%之間。已報道的關(guān)于Dy∶PGS激光器的研究中，使用的Dy∶PGS晶體基本上都沒有鍍對應(yīng)的增透膜[38,41-45,48-49,51]，極少數(shù)鍍了增透膜[31,46]，給晶體鍍增透膜也可以在一定程度上提高激光器的輸出特性。（3）Dy3+本身由于6H11/2→6H13/2躍遷下能級壽命是上能級的3倍，易發(fā)生自終止。因此，大多數(shù)3～5μm激光必須在短脈沖抽運條件下才能運轉(zhuǎn)，否則將形成激光下能級阻塞。在后續(xù)研究中，如何在保證光學(xué)均勻性的基礎(chǔ)上提高摻雜濃度，制備大尺寸高品質(zhì)的Dy∶PGS晶體，優(yōu)化諧振腔結(jié)構(gòu)以提高晶體對泵浦光的吸收，避免自終止的發(fā)生，將會成為未來直接泵浦中紅外Dy∶PGS激光器的主要研究方向。這些問題的逐步解決將推動Dy∶PGS激光器的發(fā)展。

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